雷海浪
内蒙古双欣矿业有限公司 内蒙古 017000
摘要：针对综采工作面设备较多、人工控制较复杂的问题，为改善井下工人劳动环境，设 计 并 实 现 基 于 综 采 工 作面的采煤设备协同控制系统。提出了一种新的以采煤机、刮板输送机、液压支架联合控制系统为基础的煤矿井下智能化高效综采技术。
关键词：综采；智能化；智能开采
双欣矿业较薄中厚煤层智能化工作面整套技术装备以采煤机记忆自动截割、液压支架自动跟机、超前支护遥控自动拉移及可视化远程监控为基础，以生产系统程序化智能控制为核心，利用通信和信息技术及计算机网络技术集成，配套的综采装备统一设计平台和通信标准，采取现场集中控制为主、人工干预及远程“一键启停”为辅的方式，做到了电液控制液压支架成组跟机移架、采煤机智能记忆截割、集成远程供液、可视化监测系统、液压支架和采煤机姿态检测及定位、设备故障诊断系统等有机融合，实现对工作面割煤、推溜、移架、运输、除尘、远程供液等进行协调联动控制，达到工作面安全高效连续稳定生产，形成“可视化远程干预型”多机协同联动作业的自动化生产模式，建成年产300万吨的智能采煤工作面。
1.智能化综采工作面管理平台架构设计
智能化综采工作面管理平台的设计主要为解决煤矿智能化管理平台的数据采集、数据存储、数据分析与应用 3 个主要需求 ， 平台的设计主要遵循煤矿开采行业制定的业务数据规范和标准， 基于大数据信息模型， 结合具体的业务和数据的分析处理需
求， 完成煤矿开采数据规范和数据标准设计， 整合开采核心数据， 构建统一完整的大数据视图， 以此实现煤矿开采数据资源的统一管理和利用， 为后期全生命周期的数据资源和数据资产流程管理和标准设计打下坚实的基础。总体架构设计分为数据源、智能化综采管理平台、云服务平台以及移动应用四个层次， 总体架构设计如图 1 所示。
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2. 协同控制系统软件设计
由综采工作面 操 作 工 艺 流 程 可 知，刮 板 输 送 机 必 须在采煤机运行前启动，必须在采 煤 机 停 止 后 再 运 行 一 段时间停止，即 刮 板 输 送 机 与 采 煤 机 之 间 存 在 互 锁 关 系。采煤机启动后，截割系统进行割煤动作，如果刮板输送机不启动，则会发生堆煤故障；采煤机停机后，刮板输送机必须再运行一段时间，将链条上 的 煤 块 运 出 后 才 可 以 停机。在实现“三机”协同控制时，增 加 该 互 锁 控 制，避免“三机”工作时发生漏煤、堆煤故障协同控制系统 主 要 有 采 煤 机 实 时 数 据 块、液压支架实时数据块、刮板 输 送 机 实 时 数 据 块 以 及 协 同 控 制 器 组成，见图２所示。
3. 综采装备核心智能控制技术
控制装备智能化程度的因素。要实现综采装备智能控制，必须对现有控制方式进行智能化控制改进，针对液压支架智能推移提出一种新的智能推移控制系统，智能推移控制系统框图如图 3 所示。在调整支架时，该液压支架智能推移控制系统能够利用传感器实时确定支架实际位移模型，从而确定支架及刮板机在推移动作中的实际位移值；将该数值与系统预设值进行比较，得到实际修正值，从而决定支架接下来的动作及动作值，使整个推移控制过程形成一个闭环控制，使系统在整体控制运行中能够根据实时监测的支架和刮板机实际运行情况，对后续的推移位移值进行实时修正，使支架在推移过程中保持直线性和同步性，实现对支架推移的精确智能控制。
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图3 采煤机智能截割控制框图
4.液压支架电液控制技术
在联合控制系统中，系统将监控到的采煤机工作时的位置和位移信息传递给逻辑控制系统，逻辑控制系统根据采煤机的工作状态及下一步的位移情况，控制相应位置的液压支架进行支护、收撤、移位作业，液压支架的各种动作的执行主要是通过电液控制系统完成的。液压支架各种动作的执行主要是由支架控制器。进行控制的，支架控制器之间利用 CAN 数据总线实现连接，在工作时通过红外传感器进一步确认采煤机的相对站位，通过各种压力和位移传感器实现对液压支架动作执行情况的监控，实现对液压支架工作状态的联合控制，隔离耦合器主要是将不同控制器的电源相互隔离，降低工作过程中对相邻控制系统的电磁干扰，确保控制系统动作执行的可靠性和灵敏性。
5.结论
经过上述研究论证能够得到， 当前综采工作面智能化水平已经得到了显著提升， 同时相关的技术和装备类型多样、发展迅速、效能显著。为推动当前煤矿行业产业结构调整升级， 推动智能化发展， 特别是综采作业的智能化发展奠定了坚实的基础。伴随着各类型相关技术的革新和进步， 煤矿综采工作面的智能开采会成为未来发展方向， 而且综采智能化技术和装备将不断的创新、发展， 并逐渐走向成熟， 最终实现无人化开采目标。
参考文献：
［1］ 王国法， 张德生． 煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望［J］ ． 中国矿业大学学报， 2018， 47( 3) : 459-467．
［2］ 梁伟． 煤矿综采工作面安全管理研究［J］ ． 资源信息与工程，2018， 33( 2) : 81-82．
［3］ 丁玉坤． 论综采工作面安全管理的相关问题［J］ ． 黑龙江科技信息， 2015( 33)